[發(fā)明專利]一種基于加權(quán)環(huán)境變量聚類的葉片磷含量檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110431501.5
• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113063754B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭澎濤;茶正早;楊紅竹;羅微;黃艷艷;貝美容;華元剛;張培松
• 申請（專利權(quán)）人: 中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院橡膠研究所
• 主分類號: G01N21/359
• 分類號: G01N21/359;G01N21/3563;G06K9/62
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11732
• 代理人: 韓迎之

1.一種葉片磷含量檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

劃分混合樣組：按照成土母質(zhì)以及樣地面積將采集的葉片劃分成不同的混合樣組；

光譜測定：按混合樣組對葉片進行光譜測定，得到原始光譜；對原始光譜去噪，得到最終光譜；

葉片磷含量測定：利用鉬銻抗比色法測定葉片磷含量；

光譜與葉片磷含量匹配：將最終光譜與對應(yīng)的葉片磷含量值進行匹配；

劃分葉片樣品的訓(xùn)練集和驗證集：將采集的樣本按照比例劃分為訓(xùn)練集和驗證集；

篩選影響葉片磷含量環(huán)境變量：計算葉片磷含量與環(huán)境變量之間的最大信息系數(shù)MIC1；進行顯著性檢驗，保留與葉片磷含量關(guān)系達到顯著性水平的環(huán)境變量；計算環(huán)境變量之間的最大信息系數(shù)MIC2；依據(jù)環(huán)境變量之間的最大信息系數(shù)MIC2的大小，剔除存在共線性的環(huán)境變量；

確定最優(yōu)聚類數(shù)：計算出任一環(huán)境變量對葉片磷含量影響的權(quán)重；依據(jù)權(quán)重對相應(yīng)的環(huán)境變量進行加權(quán)；獲取最優(yōu)聚類數(shù)；

構(gòu)建基于加權(quán)環(huán)境變量聚類的高光譜局部估測模型：利用偏最小二乘回歸算法構(gòu)建不同樣品類別的葉片磷含量高光譜局部估測模型，估算葉片磷含量。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種葉片磷含量檢測方法，其特征在于，在劃分混合樣組中，采集不同成土母質(zhì)上各個位置的特定時間內(nèi)的不同植株的相同數(shù)量且沒有病斑的葉片。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種葉片磷含量檢測方法，其特征在于，在光譜測定前利用葉片夾底部的白板對反射率光譜進行校正。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項所述的一種葉片磷含量檢測方法，其特征在于，在光譜測定時，以葉片中部主脈左右兩側(cè)區(qū)域為測定部位，每個部位測定n次光譜，每個葉片測定2n次光譜，將混合樣組的測得的光譜進行平均取值，得到混合樣組樣品的光譜反射率。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種葉片磷含量檢測方法，其特征在于，光譜測定后利用butter函數(shù)和filtfilt函數(shù)進行去噪。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種葉片磷含量檢測方法，其特征在于，篩選影響葉片磷含量環(huán)境變量步驟中剔除存在共線性的環(huán)境變量的具體步驟為：

S51、分別計算各個環(huán)境變量與葉片磷含量之間的最大信息系數(shù)值MIC1；

S52、進行顯著性檢驗，將與葉片磷含量關(guān)系達到顯著性水平的環(huán)境變量放入第一環(huán)境變量集；

S53、選擇與葉片磷含量相關(guān)性最高的環(huán)境變量EV1，并將環(huán)境變量EV1保存至第二環(huán)境變量集；

S54、分別計算其他各個環(huán)境變量與環(huán)境變量EV1之間的最大信息系數(shù)值MIC2，篩選與環(huán)境變量EV1之間的最大信息系數(shù)值MIC2小于0.64的其他環(huán)境變量，并保存至第三環(huán)境變量集中；

S55、重復(fù)步驟S53、S54，直至第三環(huán)境變量集為空。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-3或5-6任意一項所述的一種葉片磷含量檢測方法，其特征在于，確定最優(yōu)聚類數(shù)步驟中是以加權(quán)后的環(huán)境變量為輸入變量結(jié)合K均值聚類法對葉片樣本進行聚類，采用“手肘法”確定最優(yōu)聚類數(shù)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種葉片磷含量檢測方法，其特征在于，基于加權(quán)環(huán)境變量聚類的高光譜局部估測模型的預(yù)測精度通過測定值標(biāo)準(zhǔn)偏差與均方根誤差RMSE的比值RPD、決定系數(shù)R²、均方根誤差RMSE、相對均方根誤差rRMSE衡量，通過測定值標(biāo)準(zhǔn)偏差與均方根誤差RMSE的比值RPD劃分精確度等級。